I NNOVATION IN R ESEARCH OF I NFORMATICS - V OL . 3 N O . 2 (2021) 66-71
Terbit online pada laman web jurnal : http://innovatics.unsil.ac.id

## Innovation in Research of Informatics (INNOVATICS)
|    ISSN (Online) 2656-8993    |
Analisis Performa Segment Routing dan Reactive Routing pada Software-defined Networking
Lutfi Kiki Fuadi 1 , Nur Widiyasono 2
1,2 Jurusan Informatika, Universitas Siliwangi, Jl. Siliwangi No.24 Tasikmalaya, Indonesia
1 157006077@student.unsil.ac.id, 2 nur.widiyasono@unsil.ac.id

## I NFORMASI A RTIKEL

## ABSTRACT
Sejarah Artikel: Diterima Redaksi: 31-12-2021 Revisi Akhir: 23-02-2022
Diterbitkan Online : 24-02-2022
Software-defined  Networking  (SDN)  is  a  new  paradigm  in  computer network  management  that  separates  the  control plane  and  data  plane. The controller is an important component in an SDN-based computer network. The purpose of this research is to conduct a comparative study of the performance of segment routing and reactive routing in SDN. In this study, ONOS was chosen as the controller used in the experiment because it supports the implementation of segment routing and reactive routing. The experiment of implementing the two routing protocols on an SDN network with a full-mesh and tree (depth 5) network topology is the scenario that is tried in this study. QoS results based on TIPHON parameters  (throughput,  packet  loss,  delay  and  jitter)  were  recorded from  each  experiment.  The  throughput  of  each  experiment  was  6.97 MB/s, 5.80 MB/s, 1.65 ms and 2.16 ms, indicating index 4 (very good). Packet loss in the full-mesh topology experiment was 5.16% and 5.53% with index 3 (good), while in tree (depth 5) the results were 2.46% and 2.16% showed index 4 (very good). The delay for each experiment was 2.99 ms, 3.17 ms, 4.65 ms and 5.43 ms, indicating an index of 4 (very good). The jitter for each experiment was 7.10 ms, 7.85 ms, 18.30 ms and 18.13 ms, indicating index 3 (good).
K ATA K UNCI
Mininet, QoS, SDN, Reactive Routing, Segment Routing,

## K ORESPONDENSI
Telepon: - E-mail: 157006077@student.unsil.ac.id

## 1. P ENDAHULUAN
Software-Defined  networking  (SDN) merupakan arsitektur  jaringan  yang  memisahkan  komponen: data plane, control plane dan application plane [1]. Northbound interface memungkinkan application  plane berinteraksi dengan control  plane dan southbound  interface memungkinkan control  plane dapat  berinteraksi  dengan data  plane [2].  SDN  merupakan  paradigma  baru  untuk mengelola jaringan agar lebih sederhana dan mengurangi kompleksitas  dalam  teknologi  jaringan  [3].  SDN merupakan  generasi  lanjut  dari  konsep  jaringan  canggih yang  menyajikan  pendekatan  baru  terhadap  arsitektur jaringan  komputer  dan  memungkinkan  diterapkan beberapa konsep seperti advance security , monitoring , dan high  availability [4].  Arsitektur  jaringan  komputer  ini memisahkan control plane dari sebuah perangkat jaringan komputer (switch  atau  router) dengan data  plane perangkat jaringan komputer tersebut [5]. Pemisahan data
plane dan control  plane memungkinkan  SDN  untuk membuat  kontrol  terpusat  pada  seluruh  jaringan  [6]  [7]. Arsitektur  ini  bersifat directly  programmable ,  sehingga menjadikan SDN memiliki karakteristik dinamis, manageable , cost-effective dan adaptable sehingga  ideal untuk  kebutuhan  aplikasi  saat  ini  [8]  [9]. Control  Plane merupakan komponen pada jaringan yang berfungsi untuk mengontrol  jaringan,  konfigurasi  sistem,  manajemen jaringan  dan  menentukan  informasi  bagian  yang bertanggung  jawab  melakukan forwarding  packet [10]. Interaksi  antara control  plane dan data  plane tersebut terjadi  pada southbound  interace dengan  implementasi protokol OpenFlow pada kedua sisi interface [11].

## Gambar 1. SDN Architecture and Its Fundamental Abstractions [12]
Kondisi jaringan yang fluktuatif mengakibatkan suatu jaringan menerima beberapa lalu lintas yang sangat besar sehingga dapat menimbulkan kemacetan lalu lintas data di jaringan jika tidak dikelola dengan tepat. Kemacetan lalu lintas data di jaringan terjadi ketika sebuah jaringan yang harus  melayani  dan  memproses  lalu  lintas  melebihi kapasitas  [13].  Pengelolaan  dan  pemrograman  jaringan pada Software-defined  Networking dilakukan  dalam komponen controller ,  sehingga controller merupakan komponen sangat penting [14].

## 2. U LASAN P ENELITIAN T ERKAIT
Beberapa  SDN  controllers  yang  umum  digunakan diantaranya:  NOX,  Floodlight,  Ryu  dan  ONOS.  Aspek yang  perlu  diperhatikan  dalam  pemilihan  controller diantaranya productivity [15].  ONOS    (Open  Network Operating System) merupakan salah satu distributed SDN control  platform yang  mendukung  peningkatan  kinerja, skalabilitas dan ketersediaan jaringan [16].
Tujuan  dari  penelitian  ini  mengukur  performa penerapan segment routing dan reactive routing pada SDN menggunakan  ONOS  controller  dan  diimplementasikan pada  topologi full-mesh dan tree  (depth  5) secara bergantian.  Hasil  pengujian Quality  of  Service  (QoS) masing-masing protokol routing dibandingkan dan diukur berdasarkan indeks penilaian standar Telecommunications and Internet  Protocol  Harmonization  Over  Networks (TIPHON) .

## 3. M ETODOLOGI
Tahapan yang dilakukan pada penelitian ini terdiri dari perancangan  arsitektur  SDN,  implementasi  protokol routing  dan  penghitungan  QoS  yang  digambarkan  pada gambar 2.

## 3.1 Perancangan Arsitektur Sistem

## a. Instalasi Mininet
Mininet  merupakan  salah  satu  emulator  SDN  yang berjalan pada sistem operasi Linux[17]. Mininet dianggap sebagai  solusi  paling  unggul  dalam  hal  kemudahan penggunaan, performansi, akurasi, skalabilitas dan mampu menyediakan  lingkungan  yang  realistis  dan  nyaman (convenience) dengan  harga  yang  murah (low  cost) [8]. Prinsip kerja mininet adalah membuat virtual hosts sebagai sebuah proses yang berbasis pada metode virtualisasi dan mekanisme namespace jaringan  [18].  Perintah  untuk instalasi emulator Mininet pada Linux Ubuntu ditampilkan pada gambar 3.
Gambar 3. Inslatasi Mininet
b. Instalasi ONOS Controller
ONOS  merupakan  sistem  operasi  yang  berbasis pemrograman  java  [19].  Versi  ONOS  Controller  yang digunakan pada percobaan yaitu 2.0.0 dan dipasang dalam direktori  root  (/)  pada  Linux  Ubuntu  dengan  perintah seperti ditampilkan pada gambar 4.
Gambar 4. Inslatasi ONOS Controller
Desain topologi yang disimulasikan yaitu topologi full- mesh dengan 10 switch dan topologi tree (depth 5) dengan 31 switch.
Gambar 5. Topologi Full Mesh
Gambar 6. Topologi Tree (depth 5)

## 3.2 Implementasi Protocol Routing
a. Segment Routing
Segment routing menyediakan penerusan paket melalui jalur  jaringan  dengan  menentukan  daftar  segment  [20]. Segment Routing pada tampilan web user interface ONOS Controller termasuk  dalam traffic  engineering yang dijalankan  melalui  menu application . Segment  routing menyediakan  penerusan  paket  melalui  jalur  jaringan dengan menentukan daftar segment [20].
Gambar 7. Segment Routing [20]
b. Reactive Routing
Reactive  routing atau on-demand routing merupakan suatu  protokol routing pasif  yang  dapat digunakan untuk menemukan jalur ketika ada permintaan paket yang perlu dikirim  oleh source  address [21]  [22]. Reactive  Routing pada web user interface ONOS Controller termasuk dalam traffic  engineering yang  dijalankan  melalui  menu application.

## Gambar 8. Reactive Routing [23]

## 3.3 Quality of Service
QoS  merupakan  teknik  pengukuran  karakteristik  dan kualitas  jaringan  [24].  Empat  parameter  dasar  QoS diantaranya bandwidth, packet loss, delay dan jitter .

## 3.3.1 Throughput
Throughput  adalah  laju  data  aktual  per  satuan  waktu atau biasa dikenal sebagai bandwidth  dalam kondisi yang sebenarnya. Throughput dapat  diukur  dan  dilakukan penilaian terhadap hasil pengukuran tersebut.
T ABEL 1. K RITERIA T HROUGHPUT S TANDAR TIPHON [25] Kategori Throughput Throughput (bps) Indeks Sangat Bagus 100 4 Bagus 75 3 Sedang 50 2 Jelek < 25 1
3.3.2 Packet Loss
Packet Loss menunjukkan  jumlah  total  paket  yang hilang  karena collision dan congestion pada  jaringan. Kategori penilaian Packet Loss ditunjukkan pada Tabel 2 .
T ABEL 2. K RITERIA P ACKET L OSS S TANDAR TIPHON [25] Kategori Packet Loss Packet Loss (%) Indeks Sangat Bagus 0% – 2% 4 Bagus 3% – 14% 3 Sedang 15% – 24% 2 Jelek >25 % 1 3.3.3 Delay
Delay  disebut  juga latency merupakan  waktu  yang dibutuhkan  paket  untuk  mencapai  tujuan,  karena  adanya antrian, atau mengambil rute yang lain untuk menghindari kemacetan.  Kategori  penilaian Delay ditunjukkan  pada Tabel 3 .
T ABEL 3. K
RITERIA D ELAY S TANDAR TIPHON [25] Kategori Delay Delay (%) Indeks Sangat Bagus < 150 ms 4 Bagus 150 – 300 ms 3 Sedang 300 – 450 ms 2 Jelek > 450 ms 1 3.3.4 Jitter Jitter merupakan variasi  delay yang  terjadi  akibat adanya selisih waktu atau interval antar kedatangan paket di sisi penerima. Kategori penilaian Jitter ditunjukkan pada Tabel 4 .
T ABEL 4. K
RITERIA J ITTER S TANDAR TIPHON [25] Kategori Jitter Jiiter (%) Indeks Sangat Bagus 0 ms 4 Bagus 0 – 75 ms 3 Sedang 76 – 125 ms 2 Jelek 126 – 225 ms 1 4. H ASIL D AN P EMBAHASAN

## 4.1 QoS Segment Routing
4.1.1 Topologi Full-mesh
T ABEL . 5 Q O S S EGMENT R OUTING PADA T OPOLOGI F ULL - MESH Parameter Hasil Pengukuran Indeks Kategori Throughput 6,97 MB/s 4 Sangat Bagus Packet Loss 5,16 % 3 Bagus Delay 2,99 ms 4 Sangat Bagus Jitter 7,10 ms 3 Bagus 4.2 QoS Reactive Routing
Penerapan segment  routing pada  topologi full-mesh menghasilkan throughput dan delay dengan  kategori sangat  bagus,  sedangkan packet  loss dan jitter termasuk kategori bagus.
4.2.1 Topologi Tree (depth 5) T ABEL 6. Q O S R EACTIVE R OUTING
PADA T OPOLOGI
T REE ( DEPTH 5) Parameter Hasil Pengukuran Indeks Kategori Throughput 1,65 MB/s 4 Sangat Bagus Packet Loss 2,45 % 4 Sangat Bagus Delay 4,65 ms 4 Sangat Bagus Jitter 18,30 ms 3 Bagus
Protokol reactive routing pada topologi tree (depth 5) menghasilkan throughput,  packet  loss dan delay dengan kategori sangat bagus, sedangkan jitter kategori bagus.

## 4.3 QoS Reactive Routing
4.3.1 Topologi Full-mesh
T ABEL 7. Q O S R EACTIVE R OUTING PADA T OPOLOGI F ULL - MESH Parameter Hasil Pengukuran Indeks Kategori Throughput 5,80 MB/s 4 Sangat Bagus Packet Loss 5,53 % 3 Bagus Delay 3,17 ms 4 Sangat Bagus Jitter 7,85 ms 3 Bagus
Penerapan reactive  routing pada  topologi full-mesh menghasilkan throughput dan delay dengan  kategori sangat  bagus,  sedangkan packet  loss dan jitter termasuk kategori  bagus.  Hasil  ini  ekuivalen  dengan  QoS segment routing pada topologi yang sama.

## 4.3.2 Topologi Tree (depth 5)
T ABEL 8. Q O S R EACTIVE R OUTING PADA T OPOLOGI T REE ( DEPTH 5) Parameter Hasil Pengukuran Indeks Kategori Throughput 2,16 MB/s 4 Sangat Bagus Packet Loss 2,16% 4 Sangat Bagus Delay 5,43 ms 4 Sangat Bagus Jitter 18,13 ms 3 Bagus
Protokol reactive routing pada topologi tree (depth 5) menghasilkan throughput,  packet  loss dan delay yang dengan kategori sangat bagus, sedangkan jitter menunjukkan  kategori  bagus.  Hasil  ini  juga  ekuivalen dengan QoS pada topologi tree (depth 5) yang menerapkan segment routing .

## 4.4 Perbandingan QoS Segment Routing dan
Reactive Routing
4.4.1 Throughput
Gambar  9 menunjukkan  nilai throughput  segment routing pada  topologi full-mesh lebih  tinggi.  Tetapi  pada topologi tree  (depth  5) nilai throughput reactive  routing lebih tinggi.
4.4.2 Packet Loss
Gambar 10. Grafik Perbandingan Packet Loss
Gambar  10. menunjukkan  nilai packet  loss  segment routing pada  topologi full-mesh lebih  rendah,  tetapi pada topologi tree  (depth  5) nilai packet  loss reactive  routing yang lebih rendah.
4.4.3 Delay

## Gambar 11. Grafik Perbandingan Delay
Gambar 11. menunjukkan nilai delay segment routing lebih  rendah  dibandingkan reactive  routing pada  kedua topologi.

## 4.4.4 Jitter

## Figure 2 Grafik Perbandingan Jitter
Figure  14 menunjukkan  nilai jitter  segment  routing pada topologi full-mesh lebih rendah, tetapi pada topologi tree  (depth  5) nilai jitter reactive  routing yang lebih rendah.
5. K ESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan pada penelitian, reactive routing memiliki  nilai throughput dan packet  loss lebih kecil, tetapi nilai delay dan jitter lebih besar dibandingan dengan segment  routing .  Implementasi  topologi  lain seperti hybrid, jumlah node yang lebih banyak dan variasi kelas  IP  yang  berbeda  dari  setiap  network,  penggunaan protokol  routing  yang  berbeda,  penggunaan  emulator jaringan  lain    seperti  GNS3  ataupun  EstiNet  merupakan beberapa  tantantangan  yang  dapat  dilakukan  pada penelitian berikutnya.

## D AFTAR P USTAKA
[1]   A.  Hakiri,  A.  Gokhale,  P.  Berthou,  D.  C.  Schmidt, and  T.  Gayraud,  “Software-defined  networking: Challenges  and  research  opportunities  for  future internet,” Comput. Networks, vol. 75, no. PartA, pp. 453–471, 2014.
[2]   M. Jammal, T. Singh, A. Shami, R. Asal, and Y. Li, “Software  defined  networking:  State  of  the  art  and research challenges,” Comput. Networks, vol. 72, pp. 74–98, 2014.
[3]   M.  Z.  Masoud,  Y.  Jaradat,  and  I.  Jannoud,  “On preventing  ARP  poisoning  attack  utilizing  Software Defined  Network  (SDN)  paradigm,”  2015  IEEE Jordan  Conf.  Appl.  Electr.  Eng.  Comput.  Technol. AEECT 2015, pp. 0–4, 2015.
[4]   S. Kaur, K. Kaur, and V. Gupta, “Implementing Static Router  based  on  Software  Defined  Networking,” 2016  Int.  Conf.  Comput.  Tech.  Inf.  Commun. Technol. ICCTICT 2016 - Proc., pp. 358–360, 2016.
[5]   D.  Satasiya  and  D.  Raviya  Rupal,  “Analysis  of Software  Defined  Network  firewall  (SDF),”  Proc. 2016  IEEE  Int.  Conf.  Wirel.  Commun.  Signal Process. Networking, WiSPNET 2016, pp. 228–231, 2016.
[6]   Z.  Wang,  D.  Tao,  and  Z.  Lin,  “Dynamic Virtualization Security Service Construction Strategy for  Software  Defined  Networks,”  Proc.  -  12th  Int. Conf. Mob. Ad-Hoc Sens. Networks, MSN 2016, no. November 2010, pp. 139–144, 2017.
[7]   S. R. Afif, P. Sukarno, and M. A. Nugroho, “Analisis Perbandingan  Algoritma  Naive  Bayes  dan  Decision Tree untuk Deteksi Serangan Denial of Service ( DoS ) pada Arsitektur Software Defined Network ( SDN ) Pendahuluan Studi Terkait,” e-Proceeding Eng., vol. 5, no. 3, pp. 7515–7521, 2018.
[8]   I.  Ummah,  “Perancangan  Simulasi  Jaringan  Virtual Berbasis  Software-Define  Networking,”  Indones.  J. Comput., vol. 1, no. 1, pp. 95–106, 2016.
[9]   D.  Vicino,  C.  H.  Lung,  G.  Wainer,  and  O.  Dalle, “Evaluating  the  impact  of  Software-Defined Networks’ Reactive Routing on bittorrent performance,”  Procedia  Comput.  Sci.,  vol.  34,  pp. 668–673, 2014.
[10]  M.  H.  Hidayat  and  N.  R.  Rosyid,  “Analisis  Kinerja dan  Karakteristik  Arsitektur  Software-Defined Network  Berbasis  OpenDaylight  Controller,”  Citee, no. 2085–6350, pp. 194–200, 2017.
[11]  R. Afan, A. Virgono, and R. Rumani M., “ANALISIS EFEK  PENGGUNAAN  KONTROLER  RYU  DAN POX  PADA  PERFORMANSI  JARINGAN  SDN
ANALYISIS OF EFFECT OF CONTROLLER RYU AND POX ON SDN NETWORK
PERFORMANCE,” vol. 2, no. 14, pp. 68–82, 2018.
[12]  D.  Kreutz,  F.  M.  V.  Ramos,  P.  E.  Verissimo,  C.  E. Rothenberg,  S.  Azodolmolky,  and  S.  Uhlig, “Software-defined  networking:  A  comprehensive survey,” Proc. IEEE, vol. 103, no. 1, pp. 14–76, 2015.
[13]  S.  N.  Hertiana,  Hendrawan,  and  A.  Kurniawan, “Performance  analysis  of  flow-based  routing  in software-defined  networking,”  Proc.  -  Asia-Pacific Conf. Commun. APCC 2016, pp. 579–585, 2016.
[14]  S.  L.  Hanifa  and  R.  Kartadie,  “UJI  PERFORMA KONTROLER  SOFTWARE-DEFINE  NETWORK FLOODLIGHT vs ONOS,” JIPI (Jurnal Ilm. Penelit. dan Pembelajaran Inform., vol. 3, no. 2, pp. 138–144, 2018.
[15]  R. Khondoker, A. Zaalouk, R. Marx, and K. Bayarou, “Feature-based comparison and selection of Software Defined Networking (SDN) controllers,” 2014 World Congr.  Comput.  Appl.  Inf.  Syst.  WCCAIS  2014, 2014.
[16]  M.  Karakus  and  A.  Durresi,  “Quality  of  Service (QoS)  in  Software  Defined  Networking  (SDN):  A survey,”  J.  Netw.  Comput.  Appl.,  vol.  80,  pp.  200– 218, 2017.
[17]  M. Saad Waheed, M. Al Mufarrej, M. Sobhieh, A. Al Barrak, A. Baig, and A. Al Mazyad, “Implementation of virtual firewall function in SDN (software defined networks),”  2017  9th  IEEE-GCC  Conf.  Exhib. GCCCE 2017, pp. 1–9, 2018.
[18]  S.  Y.  Wang,  “Comparison  of  SDN  OpenFlow network  simulator  and  emulators:  EstiNet  vs. Mininet,”  Proc.  -  Int.  Symp.  Comput.  Commun., 2014.
[19]  S.  Reynita  Sari,  R.  Munadi,  and  D.  Dwi  Sanjoyo,
“ANALISIS PERFORMANSI SEGMENT ROUTING PADA SOFTWARE DEFINED NETWORK  MENGGUNAKAN  KONTROLER ONOS,” vol. 44, no. 12, pp. 2–8, 2019.
[20]  O.  M.  Mon  and  M.  T.  Mon,  “Quality  of  Service Sensitive  Routing  for  Software  Defined  Network Using Segment Routing,” Isc. 2018 - 18th Int. Symp. Commun. Inf. Technol., no. Iscit, pp. 255–260, 2018.
[21]  C.  Liu,  A.  Raghuramu,  C.  N.  Chuah,  and  B. Krishnamurthy, “Piggybacking network functions on SDN  reactive  routing:  A  feasibility  study,”  SOSR 2017 - Proc. 2017 Symp. SDN Res., pp. 34–40, 2017.
[22]  J.  Jiang  and  G.  Han,  “Routing  Protocols  for Unmanned Aerial Vehicles,” IEEE Commun. Mag., vol. 56, no. 1, pp. 58–63, 2018.
[23]  G.  E.  Rizos,  D.  C.  Vasiliadis,  and  E.  Stergioy, “Improving performance on mobile ad hoc networks by  using  proxy  service,”  WSEAS  Trans.  Commun., vol. 7, no. 12, pp. 1137–1146, 2008.
[24]  R.  Wulandari,  “ANALISIS  QoS  (QUALITY  OF SERVICE) PADA JARINGAN INTERNET (STUDI KASUS : UPT LOKA UJI TEKNIK PENAMBANGAN JAMPANG KULON – LIPI),” J. Tek. Inform. dan Sist. Inf., vol. 2, no. 2, pp. 162–172, 2016.
[25]  ETSI, “Tr 101 329 V2.1.1 (1999-06),” Telecommun. Internet Protoc. Harmon. Over Networks, vol. 1, pp. 1–37, 1999.

## BIODATA PENULIS
Lutfi Kiki Fuadi
Mahasiswa
Jurusan
Informatika Fakultas Teknik Universitas Siliwangi
Nur Widiyasono Dosen  Jurusan  Informatika  Fakultas  Teknik  Universitas Siliwangi